1、微型专题4 闭合电路欧姆定律的应用,第二章 恒定电流,学习目标 1.会用闭合电路欧姆定律分析动态电路. 2.知道闭合电路中的功率关系，会计算闭合电路的功率. 3.会利用闭合电路欧姆定律进行含电容器电路的分析与计算.,内容索引,重点探究 启迪思维 探究重点,达标检测 检测评价 达标过关,重点探究,一、闭合电路的动态分析,闭合电路动态问题的分析方法 (1)程序法 分析电路，明确各部分电路的串、并联关系及电流表或电压表的测量对象； 由局部电阻变化判断总电阻的变化； 由I 判断总电流的变化； 据UEIr判断路端电压的变化； 由欧姆定律及串、并联电路的规律判断各部分的电路电压及电流的变化.,(2)结论法
2、“并同串反” “并同”：是指某一电阻增大时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大；某一电阻减小时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小. “串反”：是指某一电阻增大时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小；某一电阻减小时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大.,例1 电动势为E、内阻为r的电源与定值电阻R1、R2及滑动变阻器R连接成如图1所示的电路.当滑动变阻器的触头由中点滑向b端时，下列说法正确的是 A.电压表和电流表示数都增大 B.电压表和电流表示数都减小 C.电压表示数增大，电流表A1示数减小，A2示
3、数增大 D.电压表示数减小，电流表A1示数增大，A2示数减小,图1,答案,解析,解析 由题图可知滑动变阻器的触头由中点滑向b端时，滑动变阻器连入电路中的阻值增大，则外电路的总阻值R总增大，干路电流I ，因R总增大，所以I减小，故A1示数减小；路端电压UEIr，因I减小，所以U增大，即电压表的示数增大；R2两端电压U2EI(R1r)，因I减小，所以U2增大，由I2 知，I2增大，即电流表A2的示数增大，故选项C正确，选项A、B、D错误.,闭合电路动态问题的分析程序 电路结构的变化R的变化R总的变化I总的变化U内的变化U外的变化固定支路 变化支路.,1.电源的总功率：P总EI；电源内电阻消耗的功率
4、P内U内II2r；电源输出功率P出U外I.,二、闭合电路的功率,当Rr时，电源的输出功率最大，其最大输出功率为Pm .电源输出功率随外电阻变化曲线如图2所示.,图2,3.电源的效率：指电源的输出功率与电源的总功率之比，,所以当R增大时，效率提高.当Rr(电源有最大输出功率)时，效率仅为50%，效率并不高.,例2 如图3所示，电路中E3 V，r0.5 ，R01.5 ，变阻器的最大阻值为10 . (1)在变阻器的阻值R为多大时，变阻器上消耗的功率最大？最大为多大？,答案,解析,图3,解析 此种情况可以把R0归入电源内电阻，这样变阻器上消耗的功率也就是电源的输出功率. 即当RrR02 时，R消耗功率
5、最大为：,(2)在变阻器的阻值R为多大时，定值电阻R0上消耗的功率最大？最大为多大？,答案,解析,解析 定值电阻R0上消耗的功率可以表示为：PI2R0，因为R0不变，当电流最大时功率最大，此时应有电路中电阻最小，即当R0时，R0上消耗的功率最大：,功率最大值的求解方法 1.流过电源的电流最大时，电源的功率、内损耗功率均最大. 2.对某定值电阻来说，其电流最大时功率也最大. 3.电源的输出功率在外电阻等于内阻时最大，若不能相等，外电阻越接近内阻时，电源的输出功率越大.,例3 如图4所示，线段A为某电源的UI图线，线段B为某电阻的UI图线，以上述电源和电阻组成闭合电路时，求：,答案,解析,图4,答
6、案 4 W,(1)电源的输出功率P出为多大？,解析 根据题意从A的图线可读出E3 V，r 0.5 ，从B图线中可读出外电阻R1 .,则电源的输出功率P出I2R4 W,(2)电源内部损耗的电功率是多少？,答案,解析,答案 2 W,解析 电源内部消耗的功率P内I2r2 W,(3)电源的效率为多大？,答案 66.7%,解析 电源的总功率P总IE6 W，,稳定电路的UI图象有两种：一是电源的UI图象(如图5中a)；二是用电器的UI图象，而用电器的UI图象又分两类：线性(图中b)和非线性(图中c).两种图象的交点坐标表示该用电器与电源串联(电源只向该用电器供电)的工作电流和路端电压(也是用电器两端的电压
7、).如图，电源的输出功率分别为PbU1I1，PcU2I2.,图5,三、含电容器电路的分析与计算,1.电路稳定后，由于电容器所在支路无电流通过，此支路相当于断路，所以在此支路中的电阻上无电压降，因此电容器两极板间的电压就等于该支路两端的电压. 2.当电容器和电阻并联后接入电路时，电容器两极板间的电压与其并联电阻两端的电压相等. 3.电路的电流、电压变化时，将会引起电容器的充(放)电.如果电容器两端电压升高，电容器将充电；如果电压降低，电容器将通过与它连接的电路放电.,例4 如图6所示，电源电动势E10 V，内阻可忽略，R14 ，R26 ，C30 F，求：,答案,解析,图6,(1)S闭合后，稳定时
8、通过R1的电流；,答案 1 A,解析 S闭合后，电路稳定时，R1、R2串联，,解析 S闭合时，电容器两端电压UCU2IR26 V，储存的电荷量QCUC.S断开至达到稳定后电路中电流为零，此时UCE，储存的电荷量QCUC.电容器上的电荷量增加了QQQCUCCUC1.2104 C.电容器上电荷量的增加是在S断开以后才产生的，这只有通过R1这条电路实现，所以流过R1的电荷量就是电容器带电荷量的增加量.,(2)S原来闭合，然后断开，这个过程中流过R1的总电荷量.,答案,解析,答案 1.2104 C,分析电容器电荷量变化的方法 1.首先确定电路的连接方式及电容器和哪部分电路并联. 2.根据欧姆定律求并联
9、部分的电压即为电容器两极板间的电压. 3.最后根据公式QCU或QCU，求电荷量及其变化量.,解析 开关S闭合时，电容器C1与R2两端电压相等，C2与R1两端电压相等； 开关S断开时，电路断路，电容器C1、C2两端电压均等于电源电动势E， 由QCU知，电容器C1、C2的电荷量均增多，C正确.,针对训练 如图7所示的电路中，已知电容C1C2，电阻R1R2，电源电动势为E，内阻为r，当开关S由闭合状态断开时，下列说法中正确的是 A.电容器C1的电荷量增多，电容器C2的电荷量减少 B.电容器C1的电荷量减少，电容器C2的电荷量增多 C.电容器C1、C2的电荷量都增多 D.电容器C1、C2的电荷量都减少
10、,答案,解析,图7,达标检测,1.(闭合电路的动态分析)如图8所示的电路，闭合开关S，待电路中的电流稳定后，减小R的阻值.则 A.电流表的示数减小 B.电压表的示数减小 C.电阻R2两端的电压减小 D.路端电压增大,图8,答案,1,2,3,4,解析,解析 题图中的电路结构是R1与R先并联，再与R2串联，故RR总 I干U内U外. R2两端电压U2I干R2，U2增大，所以R与R1的并联电压减小， 示数减小，A、C、D错误，B正确.,2.(含容电路的分析与计算)(多选)在如图9所示的电路中，灯泡L的电阻大于电源的内阻r，闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P向左移动一段距离后，下列结论正确的是 A.灯泡L
11、变亮 B.电源的输出功率变小 C.电容器C上电荷量减少 D.电流表读数变小，电压表读数变大,图9,1,2,3,4,答案,解析,解析 将滑动变阻器的滑片P向左移动一段距离后，R接入电路的阻值变大，电路中电流变小，灯泡L变暗，A错误； 路端电压变大，即电压表读数变大，因灯泡L两端电压变小，则电阻R两端电压变大，电容器C两端电压变大，电容器C上电荷量增加，C错误，D正确； 当外电路电阻等于电源的内阻时电源的输出功率最大，灯泡L的电阻大于电源的内阻r，则当P向左移动一段距离后，外电路电阻比r大得更多，电源的输出功率变小，B正确.,1,2,3,4,3.(电源的输出功率和效率)(多选)如图10所示，图线A
12、B是某电源的路端电压随电流变化的关系图线，OM是固定电阻R两端的电压随电流变化的图象，由图可知 A.该电源的电动势为6 V，内阻是2 B.固定电阻R的阻值为1 C.该电源的最大输出功率为9 W D.当该电源只向电阻R供电时，其效率约为66.7%,答案,图10,解析,1,2,3,4,1,2,3,4,解析 由图象AB可知电源的电动势E6 V，短路电流为6 A，根据r 1 ，故A错误； 根据R 得：R2 ，故B错误； 当外电路电阻等于内阻时，电源的输出功率最大，所以该电源的最大输出功率P 9 W，故C正确； 当该电源只向电阻R供电时，电源效率 100% 100%66.7%，故D正确.,4.(闭合电路
13、中功率的计算)如图11所示，电源电动势E14 V，内电阻r1 ，小灯泡标有：“2 V，4 W”，电动机D的内阻r0.5 ，当滑动变阻器的阻值R调到1 时，电灯和电动机均能正常工作，求：,图11,答案,解析,1,2,3,4,答案 2 A,解析 灯泡正常工作，电路电流,(1)通过小灯泡的电流；,解析 电动机两端电压UDEIrIRUL8 V， 电动机的输入功率P入UDI16 W， 电动机的热功率PQI2r2 W， 电动机输出的机械功率P机P入PQ14 W.,(2)电路消耗的总功率；,答案,解析,1,2,3,4,答案 28 W,解析 电路消耗的总功率PEI28 W.,(3)电动机输出的机械功率.,答案 14 W,
